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Focus sur une fonctionnalité importante de nos solutions atomistiques : un guide pratique pour étudier le transport quantique induit par photons

December 6th, 2022
Technologies

Nous sommes heureux d’annoncer la sortie de son tutoriel pour tous ceux et celles qui veulent étudier le transport quantique induit par photons incidents.

La propriété de transport électronique peut être obtenue à l’aide du code NanoDCAL, qui utilise la technique de la fonction de Green hors d’équilibre (NEGF en Anglais) selon le formalisme de Keldysh en combinaison avec la DFT. Le formalisme de transport quantique NEGF-DFT a été mis en œuvre pour la première fois par Guo, H. et al. [1], proposant une première description de principe des phénomènes de transport dans les matériaux réels. Cependant, l’approche originale NEGF-DFT fut développée pour des problèmes sans photons.

Pour calculer le photocourant, le nanodispositif est simulé hors d’équilibre, ce qui signifie que la tension entre la source et le drain est non nulle, ce qui donne les détails microscopiques du matériau du dispositif. Après avoir déterminé l’Hamiltonien du système électronique, l’interaction électron-photon est incluse dans la première approximation de Born. L’énergie électronique propre habituelle est alors complétée par une énergie photonique propre.

 Dans une mise en œuvre pratique, le courant de source (et de drain) est composé de deux parties : l’une provient de la polarisation externe (par exemple, lorsqu’il n’y a pas de photons) et l’autre de l’interaction électron-photon. S’il n’y a pas de lumière, seul le premier effet est observable, et on retrouve la théorie connue du transport électronique. La technique de photocourant mise en œuvre dans notre outil NanoDCAL comprend (en option) un traitement du spin non colinéaire et l’interaction spin-orbite (SOI en Anglais) qui est prépondérante dans de nombreux matériaux.

Dans un nouveau tutoriel, nous réalisons un calcul de photocourant revisitant l’article « Generation and transport of valley-polarized current in transition-metal dichalcogenides » [2] . La lumière brillante polarisée circulairement sur le matériau à 2 dimensions WSe2 sous potentiel externe délivre sélectivement un courant net polarisé en vallée et en spin.

Cette technique peut être utilisée à la fois pour les matériaux semi-conducteurs massifs, les nanostructures et une variété de matériaux 2D à base de carbone. Pour plus d’informations sur les fonctionnalités de NanoDCAL, veuillez visiter notre page produit ainsi que les pages de documentation dédiées à l’outil.

Passez un bel été et à très bientôt avec de nouveaux articles sur les fonctionnalités de nos outils !

[1] Taylor, J., Guo, H., & Wang, J. (2001). Ab initio modeling of quantum transport properties of molecular electronic devices. Physical Review B, 63(24), 245407.

[2] L. Zhang, K. Gong, J. Chen, L. Liu, Y. Zhu, D. Xiao, and H. Guo. Generation and transport of valley-polarized current in transition-metal dichalcogenides Phys. Rev. B 90 (2014), p. 195428.